TW533632B - Single-mode vertical cavity surface emitting laser device - Google Patents

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TW533632B
TW533632B TW091112297A TW91112297A TW533632B TW 533632 B TW533632 B TW 533632B TW 091112297 A TW091112297 A TW 091112297A TW 91112297 A TW91112297 A TW 91112297A TW 533632 B TW533632 B TW 533632B
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emitting laser
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TW091112297A
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Su-Wei Chiu
Hung-Pin Yang
Chia-Pin Sung
Jin-Yong Chi
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Ind Tech Res Inst
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Description

533632 五、發明說明(1) 【發明之應用領域】 本發明係關於一種垂直共振腔面射型雷射元件 (VCSEL) ’特別是關於一種單模輸出之垂直共振腔面射型 雷射元件。 【發明背景】 垂直共振腔面射型雷射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,以下簡稱VCSEL)為一種表面發光型的半 導體雷射。其主要應用於光通訊傳接模組(transceiver) 中光傳輸元件及光資訊讀取頭之雷射二極體。具有低臨界 電流、高操作速度(1-1〇Gbps)及高光纖耦合率之優點。 在應用上,可依據傳輸的頻率區分為多模(multiple transverse mode)與單模(singie-m〇de)兩種 vCSEL元件。 其中’單模輸出之VCSEL元件可有較長的傳輸距離,目前 最大可達2公里。而多模輸出的傳輸距離則因其輸出於在 多模光纖(multi-mode fiber)時,傳輸訊號衰減所造成的 損耗較大,使得其傳輸距離較短,目前的技術可達約 3 0 0 - 5 0 0公尺。因此,多模的VCSELg前多應用在乙太網路 (ethernet)當中的短距離傳輸。 以目前的技術來講,VCSEL的結構主要是由上、下兩 個多層的分佈式布拉格反射鏡(distributed Bragg ref lector,DBR)、主動區、P型與n型金屬所構成。在布 拉格反射鏡的製作技術上,則有離子佈植或氧化侷限 (oxide-conf ined)技術。如「第1 a、IB、1C圖」所示,其 為運用離子佈植技術所製作的多模VCSEL,其由下往上的 533632 五、發明說明(2) 組成為·· N-型金屬U、基座1〇、布拉格反射鏡 (DBR)20、主動區30、p—型布拉格反射鏡4〇、質子佈植區 3 2及P 5L i屬41、、41 a、41 b。當注入電流流過主動區3 〇 時,主動區3 0在注入電流流過部分超過起始電流密度而發 丨光,並經由發光窗52、52a、52b發射雷射光束5卜5U、 51b。至於以氧化侷限技術所製作的VCSEL元件,可視為將 質子佈植區32替換成氧化層的部分。當然,還有許多不同 I樣態的VCSEL元件的製作方法。 請續參考「第ΙΑ、IB、lc圖」,如果欲製作出單模的 VCSEL兀件,就必須將p—布拉格反射鏡4〇當中質子佈植區 32之間的寬度W’縮小,同時,也必須將元件頂面的p型金 |屬41所形成的發光窗52的寬度W1縮小。然而在製程上,這 兩者的縮小並不容易控制,因此,良率較低。 另外,以離子佈植技術來製作的單模VCSEL元件,其 串聯電阻較大,因此速度較慢且最大輸出功率大約為八 lmW (毫瓦),不易提高。其主要是受發光區較易為質子佈 |植缺陷影響,使雷射功率降低,其可靠度亦降低。而以氧 化侷限技術所製作的單模輸出VCSEL元件,因氧化層之電 流限流區直徑小,氧化速率製程不易精確控制而較難製 I作。並且,其製造良率低,電阻亦較高,其操作速度慢。 所以,上述的問題必須加以解決,才能獲得良率較佳 |的單权VCSELtg件。於是’如何在現有的多模vCSEL的製造 技術基礎上,製作出單模VCSEL元件,成為vans件發展 的重點。
第5頁 533632 、發明說明(3) 發明之目的及概述】 鑒於以上習知技術的問題’本發明提 之 垂直共振腔面射型雷射元件,運用-抗反射膜形成於 VCSEL原有的頂面發光窗上,並於該薄膜中央形成一成炉 為m(微米)或以下的單模發光窗。在製程上, 二 控制,且良率高,可降低成本。 + π Μ 件 為達上=二本=戶斤提供的單模輸…csel元 ’包含:多核輸出之VCSEL元件,具有_了頁面發光區; 以及’ 一層抗反射膜,其形成於多模輪出之vcsel元件之 該頂面發光區並再形成-單模發光窗,用以限制多出 之VCSEL元件之輸出為一單模雷射光。 、 其中的多模輸出之VCSEL元件’可以是任何一種多模 輸出之VCSEL元件,例如質子佈植VCSEL、氧化侷限vcsel 與内共振腔(Intracavity )氧化侷限型vCSEL等等。 而抗反射膜2 5 0可為高折射係數材料,如鍺(Ge折射 率為5.2+ 0.65j)或為其他介電質(仏^“^丨幻單層或多 層膜之抗反射膜所構成。 曰 此外,本發明更提供一種形成單模輸出之vcsel元件 之方法,可整合多模輸出之VCSEIjt件製程來形成此單模 輸出之V C S E L元件。呈體步驟音止 、 + -放制,、體ν驟為.i先,以一般的多模輪 出VCSEL^o件製程完成VCSEL元件。接著,在VCSEL發光窗 上形膜,此抗反射膜中央有—單模發光窗。 * : 1此單模輸出VCSEL元件的光功率—電流特性曲線, 可寻戈杈佳之單模光輸出所須之最佳電流值。提供上述之 533632 五、發明說明(4) 最佳電流值至該單模輸出VCSEL元件,即可獲得單模雷射 光的輸出。 有關本發明的特徵與實作,茲配合圖示作最佳實施例 詳細說明如下: 發明之詳細說明】 本發明之單模輪出之垂直共振腔面射型雷射元件,其 原理說明如下。運用一般的多模VCSEL,形成一抗反射膜 於VCSEL之原有了員面發光窗(直徑大於m)上,該頂面發 光窗位於環形P—型金屬141中央,且於該薄膜中央形成一 直,為5/Z m(微米)以下的單模發光窗152,如「第2圖」及 第3圖」所不。於是,由於抗反射膜1 5 0的存在,將使抗 反射膜^ =覆蓋的p型布拉格反射鏡的部分反射率降低, 即2使後風抗反射膜下方的主動區不易達到起始條件而發 出雷1射光,進而導致電流流向未被抗反射膜覆蓋的區域 (直徑小於5// m)時,可發出單模雷射光。同時,由於布拉 才°反射鏡的限制窗(a p e r t u r e )(直徑為W,)較大,可使 VCSEL串聯電阻值較小。 有關錢上抗反射膜所產生的反射率降低效應,請參考 「第10圖」。 &至於抗反射膜的形成,可於多模輸出之VCSEL元件製 私70成後’直接沉積或蒸鍍抗反射膜。接著,再運用掀除 或#刻的方式來形成單模發光窗即可。 ^具體的實施例請參考「第3〜5圖」,其分別為覆蓋了 抗反射膜(AR)的質子佈植vcsEL、氧化侷限VCSEL與内共振
第7頁 533632 五、發明說明(5) 腔氧化侷限型VCSEL示意圖。 首先,請參考第一具體實施例的「第3圖」,此元件 由下往上的組成為·· N -型金屬111、基座π 〇、N -型布拉格 反射鏡(DBR)120、主動區130、P-型布拉格反射鏡140、質 子佈植區132、P-型金屬141及抗反射膜150。其中的抗反 射膜1 5 0即為依據本發明所揭露的技術所鍍上的部分。 其中,VCSEL之底部雷射鏡面為N-型布拉格反射鏡 1 2 0,頂部雷射鏡面為p-型布拉格反射鏡1 4 〇。抗反射膜 150中央有一直徑(w)小於5// m的發光窗152,雷射光束 1 5 1 (單模雷射)由此頂面發光窗1 52輸出。此外,N-型及P-型布拉格反射鏡1 2 〇、1 4 0是由數十對(p a i r )高—低兩種不 同折射係數之材料所構成,厚度為發光波長(又)的1 / 4, 使其全部反射率達到約9 8 %以上。而主動區1 3 0是由量子井 及被覆層所構成,主動區1 3 0厚度為發光波長人,亦可為2 λ、3又或λ / 2的整倍數。質子佈植區1 3 2是利用離子佈植 摻雜,在Ρ -型布拉格反射鏡1 4 0當中形成的晶格破壞區 (damaged region),使電流限流區直徑為W’。此一質子佈 值區1 3 2具有高阻抗,使電流流向中央發光主動區。n -型 金屬111可為AuGe/Ni/Au(金鍺合金/錄/金),位於VCSEL元 件底部。P-型金屬141則可為Ti/Pt/Au(鈦/翻/金)等。基 座1 1 0可為N -型重摻雜之珅化鎵(G a A s )或碟化銦(I n ρ )基 座0 本發明所锻上的抗反射膜1 5 0可使其與所覆蓋的ρ 一型 布拉格反射鏡1 4 0部分的反射率降低,即可使覆蓋抗反射
533632 五、發明說明(6) 主=易達到起始條件而發出雷射光,進而使 δ=ΛΛ 密度增加。於是,即可獲得由抗反射膜 、、 仁小於10的發光窗1 52輸出的單模雷射 ^。此夕卜,抗反射膜150可為高折射係數材料,如錯㈤, 5.2+ 0.65j)或為其他介電質(dielectri 之抗反射膜所構成。 + s X / a ' 接著 第4圖」之第二具體實施例,其由下往上的 ,成為:N-型金屬21卜基座21〇、N—型布拉格反射鏡 (DBR) 2 2 0、主動區23 0、p-型布拉袼反射鏡24〇、氧化層 2 32、P-型金屬241及抗反射膜25〇。其中的抗反射膜25〇即 為依據本發明所揭露的技術所鍍上的部分。 其中,VCSEL之底部雷射鏡面為N—型布拉格反射鏡 2 2 0,頂部雷射鏡面為p—型布拉格反射鏡24〇。抗反射膜 2 5 0中央有一直徑(W)小於5/z in的發光窗2 5 2,雷射光束 2 5 1 (單模雷射)由此頂面發光窗2 5 2輸出。此外,N—型及p_ 型布拉格反射鏡2 2 0、2 4 0是由數十對(pair)高-低兩種不 同折射係數之材料所構成,厚度為發光波長(λ )的1 / 4, 使其全部反射率達到約9 8 %以上。而主動區2 3 0是由量子井 及被覆層所構成,主動區2 3 0厚度為發光波長(λ ),亦可 為2久、3;1或;I /2的整倍數。氧化層2 32是利用選擇性氧 化技術形成,形成於Ρ—型布拉格反射鏡240當中,使電流 限流區直徑為W’。氧化層232具有高阻抗,可使電流流向 中央發光主動區。Ν-型金屬211可為AuGe/Ni/Au (金鍺合金 /錄/金),P-型金屬241則可為Ti/pt/Au(鈦/始/金)等。基
533632 五、發明說明(7) 座21 0可為N-型重摻雜之砷化鎵(GaAs)或磷化銦(inp)基 座0 抗反射膜2 5 0使其與該部分之頂部反射率降低,即可 使覆盍抗反射膜下方的主動區不易達到起始條件而發出雷 射光’進而使該區域的起始電流增加,而發出單模雷射 光。於是,即可獲得由中央的一直徑小於m的發光窗 2 5 2所輸出的單模雷射光。此外,抗反射膜2 5 〇可為高折射 係數材料,如鍺(Ge,5. 2+ 0. 65 j)或為其他介電質 (dielectric)單層或多層膜之抗反射膜所構成。 最後,在「第5圖」中,此種VCSEL結構可應用於長波 長或可見光的範圍。在此結構中,由於布拉格反射鏡之厚 度較厚,電阻較大,不易由習知質子佈植技術形成,因 此,較多採用氧化侷限技術及内共振腔結構來製作。 、此元件包含了幾個主要的部分:其由下往上的組成 為:基座310、N-型布拉格反射鏡(b〇tt〇m DBR)32〇、N—型 接觸層32卜N-型金屬31卜主動區33〇、卜型接觸層342、 p-型布拉格反射鏡(top DBR) 340、氧化層332、p_型金屬 341及抗反射膜3 5 0。其中的抗反射膜35〇即為依據本發明 所揭露的技術所鐘上的部分。 其中,VCSEk底部雷射鏡面為底部布拉格反射鏡 =頂部雷射鏡面為卜型布.拉格反射鏡34〇。抗反射膜 350中央有一直徑(W)小於5/z蝴發光窗352,雷射光束 ^51(單模雷射光)由此頂面發光窗奶輸出。此外,n_型及 P-型布拉格反射鏡320、340是由數十對(^丨”高_低兩種
第10頁 533632 五、發明說明(8) ' t/T,折射係數之材料所構成,厚度為發光波長(λ )的 旦 使其全部反射率達到約以上。而主動區33〇是由 L hi被覆層所構成,主動區3 3 0厚度為發光波長 用、g埋亦^為2λ 、3λ或人/2的整倍數。氧化層3 3 2是利 ^氧化技術形成於ρ-型接觸層342當中,其直徑為· 入二其具有高阻抗’可使電流流向中央發光主動區。Ν-型.· =鸯311可為AuGe/Ni/Au (金鍺合金屬/金),位於重摻雜 麵型ί觸層321之上。P—型金屬341則可為Ti/Pt/Au (鈦/ 炎金)等’其位於重摻雜的p —型接觸層3 4 2上。基座3丨〇可 為N-型重摻雜之砷化鎵“^幻或磷化銦(lnp)基座。 乂抗反射膜3 5 0使該部分頂部反射率降低,即可使覆蓋 抗反射膜下方的主動區不易達到起始條件而發出雷射光, 而使該區域的起始電流增加,而發出單模雷射光。於是, 1可獲知由中央的一直徑小於m的發光窗5 2所輸出的單 杈雷射光。此外,抗反射膜35〇可為高折射係數材料,如 鍺(Ge, 5· 2+ 0· 65 j)或為其他介電質㈠““以^㈠單層或 多層膜之抗反射膜所構成。 一綜上所述’本發明可提供一種形成單模輸出之VCSEL =件之方法,可整合多模輪出之VCSEL元件製程來形成此 單模輸出之VCSEL元件。其具體步驟說明如下··首先,以 一般的多模輸出VCSEL元件製程完成VCSEL元件。接著,在 VCSEL發光窗上形成一抗反射膜,此抗反射膜中央有一發 光窗。其中’發光窗的直徑最佳值約在m。 在具體的操作上,以鍺為抗反射膜之單模輸出光譜如;
第11頁 533632 五、發明說明(9) 「第6圖」所示,可發現在電流為1 1 mA的情況下,本發明 可獲得穩定的單模雷射光。其光功率-電流特性如「第7 圖」所示,亦即,在不同電流下,本發明可獲得不同的模 態,並且,在較高電流時,同樣可獲得單模輸出。 接著,透過「第8圖」的輸出模態圖可知,本發明只 要控制電流量,即可控制單模雷射光的輸出。因此,本發 明更可提供一種運用本發明的單模輸出之VCSEL元件來控 制單模雷射光輸出之方法。 「第9圖」則為未鍍膜之VCSEL光譜特性,隨著電流增 加,模態也會增加,無法如本發明可得穩定的單模輸出。 運用本發明之單模輸出之VCSEL元件,即可實現製程 簡單、成本低廉的單模輸出雷射光源。並且,在製程上, 不需縮小VCSEL元件的限制層的寬度,例如「第1圖」的W1 與W2。 雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上,然其並非 用以限定本發明,任何熟習相關技藝者,在不脫離本發明 之精神和範圍内,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明 之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定 者為準。
第12頁 533632 圖式簡單說明 ΐ 〜1C圖為習知之多模VCSEL結構示意圖; 笛徊炎士 I 拉輪出之VCSE1Jt件之上視圖; 施例;^ 1明之單模輪出之VCSEL元件的第一具體實 施例f 4W ^本發明《單模輪出< VCSEL元彳的第二具體實 施例? 5圖為本發明《單模輪出《旧虬元#的第三具體實 丨發光= 本5:r錯為抗反射膜之單模輸出光譜圖, 圖,為抗反射膜之光功率-電.^^ 第8圖為本發明以鍺為於 直徑為μ m; 者為抗反射膜之光譜特性,發光窗 弟9圖為習知技術未鍍卜y 圖;及 上抗反射膜的VCSEL光譜特性 .…發明,布拉格反射鏡錢上抗反射膜,總反 【圖ί b符號說明】 10 基座 11 N-型金屬 20 N-型布拉格反射鏡 30 主動區 32 質子佈植區 第13頁 533632 圖式簡單說明 32a 質子佈植區 34b 氧化層 35b 鈍化層 40 P-型布拉格反射鏡 41 P-型金屬 41a P-型金屬 41b P -型金屬 51 光束 51a 光束 51b 光束 52 發光窗 52a 發光窗 52b 發光窗 110 基座 111 N-型金屬 120 N-型布拉格反射鏡 130 主動區 132 質子佈值區 140 P-型布拉格反射鏡 141 P-型金屬 150 抗反射膜 151 雷射光束 152 發光窗 210 基座
第14頁 533632 圖式簡單說明 211 N-型金屬 220 N _型布拉格反射鏡 230 主動區 232 氧化層 240 P-型布拉格反射鏡 241 P -型金屬 250 抗反射膜 251 雷射光束 252 發光窗 310 基座 311 N-型金屬 320 N-型布拉格反射鏡 321 N-型接觸層 330 主動區 332 氧化層 340 P-型布拉格反射鏡 341 P -型金屬 342 P-型接觸層 350 抗反射膜 351 雷射光束 352 發光窗

Claims (1)

  1. 533632 六、申請專利範圍 1.一種單模輸出之垂直共振腔面射型雷射元件,包含: 一多模輸出之垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)元 件,具有一頂面發光區;及 一抗反射膜,形成於該多模輸出之垂直共振腔面射 型雷射元件之該頂面發光區並形成一發光窗,用以限制 該多模輸出之垂直共振腔面射型雷射元件之輸出為一單 模雷射光。 2 .如申請專利範圍第1項所述之單模輸出之垂直共振腔面 射型雷射元件,其中該多模輸出之垂直共振腔面射型雷 射元件係為一質子佈植垂直共振腔面射型雷射元件,包 含: 一基座; 一 N-型金屬,形成於該基座之下表面; 一 N-型布拉格反射鏡(DBR),形成於該基座之上; 一主動區,形成於該N-型布拉格反射鏡之上,由電 流注入而產生該單模雷射光; 一 P-型布拉格反射鏡,形成於該主動區上; 一質子佈植區,形成於該P-型布拉格反射鏡中,其 具有尚電阻’用以限制該電流的流動方向往該主動區之 中央;及 一 P-型金屬,形成於該P-型布拉格反射鏡上以形成 該頂面發光區,用以限制該單模雷射光經由該頂面發光 區輸出。 3.如申請專利範圍第2項所述之單模輸出之垂直共振腔面 533632 穴、申請專利範圍 射型雷射7L件,其中該基座係選自重摻雜N—型砷化鎵 (GaAs)與磷化銦(Inp)。 4.如申請專利範圍第2項所述之單模輸出之垂直共振腔面 射型雷射元件,其中該N_型與卜型布拉格反射鏡之材料 係為化合物半導體材料。 5·如申請專利範圍第2項所述之單模輸出之垂直共振腔面 射型雷射元件,其中該N—型金屬係選自金鍺合金、鎳與 金之纟且合。 =請專利範圍第2項所述之單模輸出之垂直共振腔面 ,型雷射元件,其中該卜型金屬係選自鈦、鉑與金之組 合。 ^ ^專利範圍第1項所述之單模輸出之垂直共振腔面 ^型雷射70件,其中該多模輸出之垂直共振腔面射型雷 、疋件係為一氧化侷限型(oxide-confined)垂直共振腔 面射型雷射元件,包含: 一基座; —型金屬,形成於該基座之下表面; 一 N—型布拉袼反射鏡(DBR),形成於該基座之上; 、 —主動區,形成於該N-型布拉格反射鏡之上,由電 心t注入而產生該單模雷射光; 一 P -型布拉格反射鏡,形成於該主動區上; 一氧化層,形成於該P-型布拉格反射鏡中,其具有 靖電阻,用以限制該電流的流動方向往該主動區之中 決;及
    533632 六、申請專利範圍 一 p-型金屬,形成於該p-型布拉格反射鏡上以形成 該頂面發光區,用以限制該單模雷射光經由該頂面發光 區輸出。 8.如申請專利範圍第7項所述之單模輸出之垂直共振腔面 射型雷射元件,其中該基座係選自重摻雜N-型之砷化鎵 (G a A s)與填化錮(I η P )。 9 .如申請專利範圍第7項所述之單模輸出之垂直共振腔面 射型雷射元件,其中該Ν-型與Ρ-型布拉格反射鏡之材料 係為化合物半導體材料。 1 〇 .如申請專利範圍第7項所述之單模輸出之垂直共振腔面 射型雷射元件,其中該Ν-型金屬係選自金鍺合金、鎳 與金之組合。 11.如申請專利範圍第7項所述之單模輸出之垂直共振腔面 射型雷射元件,其中該Ρ-型金屬係選自鈦、鉑與金之 組合。 1 2 .如申請專利範圍第1項所述之單模輸出之垂直共振腔面 射型雷射元件,其中該多模輸出之垂直共振腔面射型 雷射元件係為一内共振腔(intracavity)氧化侷限型垂 直共振腔面射型雷射元件,包含: 一基座; 一 N-型布拉格反射鏡(bottom DBR),形成於該基 座上; 一 N-型接觸層,形成於該底部布拉格反射鏡(DBR)
    第18頁 533632 六、申請專利範圍 一 N-型金屬,形成於該N-型接觸層之上; 一主動區,形成於該N-型接觸層之上,由電流激 發而產生該單模雷射光; 一 P-型接觸層,形成於該主動區上; 一氧化區,形成於該P-型接觸層中,其具有高電 阻,用以限制該電流的流動方向往該主動區之中央; 一 P-型布拉格反射鏡,形成於該P-型接觸層 上;及 一 P-型金屬,形成於該P-型接觸層之上。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項所述之單模輸出之垂直共振腔 面射型雷射元件,其中該基座係選自砷化鎵(GaAs)與 填化銦(I η P )。 1 4 .如申請專利範圍第1 2項所述之單模輸出之垂直共振腔 面射型雷射元件,其中該Ν-型與Ρ-型布拉格反射鏡之 材料係為化合物半導體材料。 1 5 .如申請專利範圍第1 2項所述之單模輸出之垂直共振腔 面射型雷射元件,其中該Ν-型金屬係選自金鍺合金、 鎳與金之組合。 1 6 .如申請專利範圍第1 2項所述之單模輸出之垂直共振腔 面射型雷射元件,其中該Ρ-型金屬係選自鈦、鉑與金 之組合。 1 7 .如申請專利範圍第1項所述之單模輸出之垂直共振腔面 射型雷射元件,其中該頂面發光區之直徑係大於5微米 (// m) 〇
    第19頁 533632 六、申請專利範圍 18.如申請專利範圍第1項所述之單模輸出之垂直共振腔面 射型雷射元件,其中該發光窗之形成係於該抗反射膜 形成之後,掀除部分該抗反射膜而形成。 1 9 .如申請專利範圍第1項所述之單模輸出之垂直共振腔面 射型雷射元件,其中該發光窗之形成係於該抗反射膜 形成之後,蝕刻部分該抗反射膜而形成。 2 0 .如申請專利範圍第1項所述之單模輸出之垂直共振腔面 射型雷射元件,其中該發光窗之直徑在5微米(// m)及5 微米以下。 2 1.如申請專利範圍第1項所述之單模輸出之垂直共振腔面 射型雷射元件,其中該抗反射膜之材料係為一高折射 係數材料。 2 2.如申請專利範圍第1項所述之單模輸出之垂直共振腔面 射型雷射元件,其中該抗反射膜之材料係選自鍺(Ge, 5.2+ 0.65j)、其他介電質(dielectric)材料之組合。 2 3 .如申請專利範圍第1項所述之單模輸出之垂直共振腔面 射型雷射元件,其中該抗反射膜係選自一單層或多層 介電質抗反射膜之組合。 24.—種形成單模輸出之垂直共振腔面射型雷射元件之方 法,係整合一多模输出之垂直共振腔面射型雷射元件 之製程來形成該單模輸出之垂直共振腔面射型雷射元 件,包含下列步驟: 提供一運用多模輸出VCSEL元件製程完成一 VCSEL 元件;及 533632 六、申請專利範圍 於該VCSEL元件頂面形成一抗反射膜,該抗反射膜 具有一發光窗。 · 2 5 .如申請專利範圍第2 4項所述之形成單模輸出之垂直共 i 振腔面射型雷射元件之方法,其中該發光窗之直徑係 為5微米(/z m)及5微米以下。 - 2 6 .如申請專利範圍第2 4項所述之形成單模輸出之垂直共 _ 振腔面射型雷射元件之方法,其中該抗反射膜之材料 係為一高折射係數材料。 2 7,如申請專利範圍第2 4項所述之形成單模輸出之垂直共 振腔面射型雷射元件之方法,其中該抗反射膜之材料 _ 係選自鍺(Ge, 5. 2+ 0. 65 j)、其他介電質 (d i e 1 e c t r i c )材料。 2 8 .如申請專利範圍第2 4項所述之形成單模輸出之垂直共 振腔面射型雷射元件之方法,其中該抗反射膜係選自 一單層或多層介電質抗反射膜。 _
    第21頁
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI474569B (zh) * 2012-08-16 2015-02-21
TWI510005B (zh) * 2013-09-12 2015-11-21 Nat Univ Tsing Hua 用於多模態光纖通訊之被動式光中繼器

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200607198A (en) * 2004-08-03 2006-02-16 Copax Photonics Corp High-power single mode vertical cavity-surface emitting laser
KR20080049705A (ko) * 2005-06-08 2008-06-04 파이어콤스 리미티드 면방출 광학 장치
JP2008226884A (ja) * 2007-03-08 2008-09-25 Canon Inc n型の13族窒化物半導体の製造方法、面発光レーザ、面発光レーザにおける電流狭窄構造の製造方法、窒化物半導体の抵抗を変化させる方法、及び半導体レーザの製造方法
CN116774190A (zh) * 2023-08-17 2023-09-19 深圳市速腾聚创科技有限公司 发射模组、激光发射模块和激光雷达设备

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5263041A (en) * 1992-03-27 1993-11-16 The University Of Colorado Foundation, Inc. Surface emitting semiconductor laser
US5838715A (en) * 1996-06-20 1998-11-17 Hewlett-Packard Company High intensity single-mode VCSELs
US5898722A (en) * 1997-03-10 1999-04-27 Motorola, Inc. Dual wavelength monolithically integrated vertical cavity surface emitting lasers and method of fabrication
EP1085625A4 (en) * 1999-03-31 2005-11-16 Nat Inst Of Advanced Ind Scien OPTICAL SURFACE AMPLIFIER AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
US6493366B1 (en) * 1999-05-05 2002-12-10 The United States Of America As Represented By The National Security Agency Vertical cavity surface emitting laser with oxidized strain-compensated superlattice of group III-V semiconductor
JP2002223033A (ja) * 2001-01-26 2002-08-09 Toshiba Corp 光素子及び光システム
US6608849B2 (en) * 2001-06-13 2003-08-19 Wisconsin Alumni Research Foundation Vertical-cavity surface-emitting semiconductor laser arrays

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI474569B (zh) * 2012-08-16 2015-02-21
TWI510005B (zh) * 2013-09-12 2015-11-21 Nat Univ Tsing Hua 用於多模態光纖通訊之被動式光中繼器

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